주기억 장치 데이타베이스 컴퓨터 시스템이 구성될 수 있는 근거는 다음과 같이 요약될 수 있다. 첫째, 주기억 장치 소자인 RAM의 가격ㄱ이 매년 40%정도씩 떨어지고 또한 RAM의 집적도가 매년 1.3배 이상 증가되고 있으므로 앞으로 주기억 장치의 크기는 매우 커질 것이다. 물론 어떤 특정 응용 분야에서는 주기억 장치의 크기가 커지는데 비례하여 정보도 많아 질 수 있다. 그러나 대부분 응용 분야에서의 데이타베이스의 크기는 사용자 수와 응용분야에 의해 제한 되어 있기 때문에 기억 장치의 크기 만큼 빠른 속도로 증가하지 않는다. 둘째, 디스크 데이타베이스에서 성능에 가장 큰 영향을 미치는 것은 디스크와 주기억 장치 사이의 입/출력 병목 현상이다. 그러므로 현재의 시스템에서 성능을 향상시키기 위해서는 보다 빠른 프로세서를 이용하는 것 보다는 오히려 기억장치의 크기를 늘려서 입/출력 시간을 줄이는 것이 타당하다.
주기억 데이타베이스 시스템은 기존의 디스크 기반 데이타베이스 시스템과 달리 빠른 처리속도와 주기억 장치의 효율적인 사용이 주된 관심 사항이다. 본 논문에서는 주기억 데이타베이스에서 공간 데이터를 위한 효율적인 인덱스구조를 제시한다. 기존에 제시된 주기억 데이타베이스를 위한 인덱스 기법으로는 T-트리, Hash 계열 기법등이 제시되었으나, 이러한 모든 인덱스 기법은 1차원 데이타를 위한 인덱스 기법으로 공간 데이타에는 적용이 불가능하다. 이러한 제약을 극복하기 위해서 본 논문에서는 T-트리에 R-트리 개념을 추가 하였다.
모든 데이타를 주기억장치에 상주시키는 주기억장치 데이타베이스 시스템은 고성능 실시간 트랜잭션 처리에 적합하다. 주기억장치 데이타베이스 시스템에서 트랜잭션이 데이타베이스에 접근하는 시간이 매우 짧기 때문에 동시성 제어를 위해 이단계 로킹 기법을 사용할 경우, 로크 충돌이 일어날 확률이 적은 반면에, 데이타 객체를 접근할 때마다 수행해야 하는 로킹 연산의 부하는 트랜잭션 수행시간에 비해 상대적으로 큰 비중을 차지하게 된다. 본 논문에서는 로킹 연산의 부하를 최소화하면서 트랜잭션의 우선 순위를 반영한 실시간 정적 로킹 기법을 설계하고, 이를 주기억장치 실시간 데이타베이스 시스템인 Mr.RT에서 구현하였다. 또한 이단계 로킹 기법을 기반으로 하는 기존의 실시간 동시성 제어 기법들(2PL-PI, 2PL-HP)과의 성능 비교를 통하여 실시간 정적 로킹 기법이 보다 좋은 성능을 보임을 확인하였다.
본 논문에서는 주기억장치 데이타베이스의 특성을 반영하여 시간제약조건을 처리할 수 있는 실시간 주기억장치 데이타베이스시스템을 위한 질의 처리기를 설계하고 구현한다. 제안된 질의 처리기는 메타 데이타베이스를 이용하여 시간제약을 갖는 실시간 데이타를 유지 관리한다. 응용 프로그램의 작성을 위해서 CLI를 지원하고 있으며, 이를 확장한 확장 CLI와 저장 CLI를 지원하여 확장 CLI를 이용하여 실시간 트랜잭션의 정보를 CLI를 사용으로 표현할 수 있도록 하였고, 빈번하게 수행되는 트랜잭션을 지원하기 위해 저장 CLI를 지원한다. 제안된 질의 처리기는 주기억장치 실시간 데이타베이스 관리시스템의 질의처리기로 구현하였으며, 성능평가를 통해서 시스템의 질의처리 능력과 실시간 데이타의 효율적인 관리를 통해서 종료시한을 만족하는 실시간 트랜잭션의 비율이 증가됨을 보였다.
주기억장치 데이타베이스(Main-Memory DataBase : MMDB) 시스템은 데이타의 모든 부분이 주기억장치에 상주하는 데이타베이스 시스템으로 트랜잭션의 연산 작업중 데이타로 인한 디스크 입출력이 발생하지 않아 기존의 디스크 기반 데이타베이스 시스템에 비해 월등히 향상된 시스템 성능을 가진다. 이러한 MMDB시스템에서 트랜잭션 완료를 위한 디스크 로깅은 필수 불가결한 요소인 한편 트랜잭션수행 과정중 유일한 디스크 작업이 되어 트랜잭션 전체 수행 시간의 많은 부분을 차지하게 되므로 시스템전체 성능을 위해서는 완료 과정의 개선이 아주 중요한 연구 과제가 된다. 로깅 과정의 개선책으로는 여러 방안이 제안되고 있으며, 어떠한 하드웨어를 가정하지 않는 완료과정 개선책중 대표적인 것으로 선-완료(pre-commit)프로토콜과 그룹 완료(group commit) 프로토콜을 들 수 있다. 그러나, MMDB시스템에이 프로토콜들을 적용하여 성능 변화를 분석한 연구는 아직까지 미미한 실정이다. 본 연구에서는 그룹 완료 프로토콜을 자료 경쟁 수준을 고려하지 않고 MMDB 시스템에 적용할 때 교착 상태가 발생 가능함을 밝히고, 실시간으로 다양하게 변하는 자료 경쟁 수준을 가지는 MMDB 시스템에 적합한 그룹 완료 프로토콜인 디스크 그룹 프로토콜 방식을 제안하였다. 그리고, 실질적이고 구체적인 모의실험을 실시하여 그룹완료 프로토콜은 MMDB 시스템의 성능을 위해 효과적인 개선 방식이며, 본 논문에서 제안한 디스크 그룹완료 프로토콜은 시스템의 자료 경쟁 수준을 반영할 필요 없이 항상 우수한 성능을 가짐을 보였다. 또한 선-완료 프로토콜은 단독으로 쓰일 때는 시스템 성능이 개선되지 않으며, 그룹 완료 프로토콜의 보조 수단으로 적용될 때에만 시스템 성능 개선에 효과적임을 밝혔다.
분산 DBMS에 대한 연추는 디스크에 데이타가 저장되어 있는 환경을 가정한 관계 DBMS에서 주로 진행되어 왔다. 디스크에 데이타가 저장되어 있다고 가정하는 시스템은 질의 최적화, 버퍼 관리기, 인덱스관리 기법 등 여러 가지 측면에서 주기억 장치 DBMS와 크게 다르기 때문에 이런 분산 DBMS에서 연구된 결과들을 그대로 주기억장치 상주 DBMS의 분산 시스템에 적용하기에는 어려움이 있다. 본 논문에서는 이러한 주기억장치 상주 중앙 집중형 DBMS를 분산 시스템으로 확장할 때 고려해야 한 여러 문제 중 캐시의 유무에 따른 카탈로그의 구조에 대해 살펴보고 시뮬레이션을 통해 카탈로그 관리기법에 대한 성능을 평가한다. 카탈로그 관리 기법의 성능평가 대상으로는 사이트의 자치성을 고려하여 분할된 카탈로그 방식을 택하였다. 실험의 결과는 캐시를 이용하는 카탈로그가 캐시를 사용하지 않는 카탈로그보다 좋은 성능을 나타냈다.
최근 중앙처리장치와 주기억장치간의 병목 현상에 의한 성능 저하를 극복하기 위해 캐시를 고려한 색인 구조들이 제안되었다. 이런 색인 구조들의 궁극적인 목표는 엔트리 크기를 줄여 팬-아웃(fan-out)을 증가시키고, 캐시 접근 실패를 최소화하여 시스템의 성능을 높이는 것이다. 엔트리의 크기를 줄이는 기법에 따라 기존의 색인 구조들을 두 가지로 구분할 수 있다. 하나는 좌표 값을 고정된 비트로 양자화 함으로써, MBR 키를 압축하는 것이다. 또 다른 하나는 MBR들의 각 좌표 값 중에 그들의 부모 MBR과 같지 않은 좌표 값만을 저장하는 것이다. 우선, 본 논문에서는 두 기법의 특성들을 적절히 조합한 새로운 색인 구조를 제안하고, 기존에 제시된 두 접근법을 따르는 주기억장치 상주형 다차원 색인 구조를 다양한 환경에서 성능 평가한다. 또한, 기존의 색인 구조와 비교를 통해 제안하는 색인 구조의 우수성을 보인다.
개인 통신 서비스(PCS)는 미래의 고도 정보화 시대에서 정보 전달의 중요성에 대한 요구를 충족시키기 위한 총체적인 개인 정보 전달 서비스이다. 기폰의 통신 전달 매체를 기본으로 한 통신 방법에서 개인의 이동성을 보장하는 개인 통신 서비스의 구현을 위해서는 상당한 지능을 갖춘 지능망의 사용이 필연적이며, 이러한 정보를 처리하기 위해서는 고속 대용량의 데이타 베이스 시스템의 개발이 중요한 과제이다. 연역 데이타 베이스는 데이타의 일반적인 법칙을 연역 법칙으로 표현할 수 있으므로 지능망의 데이타 관리에 적절한 시스템으로 고려된다. 지능망 데이타 베이스는 신속한 통신 전달을 위해 빠른 시간안에 주어친 절의의 처리가 가능해야 하므로, 이논문에서는 앞으로 보편적으로 사용될 병렬 시스템 에서 연역 데이타 베이스를 주기억 장치 데이타 베이스 시스템으로 구현하는 방안을 제시한다.
이단계 라킹 규약은 다수의 트랜잭션들의 수행이 병행되는 데이터베이스 환경에서 데이터의 논리적인 일관성을 보장하기 위하여 널리 사용되는 동시성 제어 기법이다. 이단계 라킹 규약을 사용하는 시스템에서는 두 개 이상의 트랜잭션들이 락을 잡은 상태를 서로 다른 트랜잭션이 가진 락을 무한정으로 상호 대기하는 교착 상태가 발생할 수 있다. 교착 상태 검출기는 트랜잭션들 간의 락 대기 정보를 기반으로 시스템 내에 교착 상태가 발생하였는가를 주기적으로 검출하는 기능을 제공한다. 데이터베이스 시스템에서는 트랜잭션들과 교착 상태 검출기의 수행이 병행되며, 이들은 각각의 수행을 위하여 락 대기 정보를 공통으로 읽고 쓰게 된다. 이와 같이, 락 대기 정보는 공유 정보에 해당되므로 상호 배제 기법을 이용한 락 대기 정보의 물리적 일관성을 보장하는 기법이 요구된다. 특히, 고성능의 주기억장치 데이타베이스에서는 이러한 상호 배제 기법의 성능이 전체 시스템에 큰 영향을 미치게 되므로 효율적인 상호 배제 기법은 매우 중요하다. 본 연구에서는 락 대기 정보의 물리적 일관성을 효과적으로 보장하는 새로운 상호 배제 기법을 제안한다. 제안\ulcorner는 기법은 상호 배제를 위한 처리 오버헤드를 극소화하고, 전체 시스템의 동시성을 극대화하는 것을 주요 목표로 한다.
DHP 연관 규칙 탐사 알고리즘은 후보 빈발 항목 집합들에 대한 계수를 유지하기 위한 해쉬트리의 크기를 가능한 한 줄이기 위하여, 독립된 직접 해쉬 테이블을 미리 준비해 놓았다가 후보 빈발 항목 집합을 생성할 때 적용함으로써 전지 효과를 얻는다. 이 때 직접 해쉬 테이블의 크기가 클수록 전지효과는 커지며, 특히 길이 2인 후보 빈발 항목 집합을 생성하는 단계에서의 전지 효과는 알고리즘 전체의 성능을 좌우할 만큼 큰 영향을 발휘한다. 따라서 급속도로 보편화되고 있는 대용량 주기억장치 시스템 추세에 따라 단계 2에서의 직접 해쉬 테이블 크기의 극단적인 증가에 대한 시도가 이루어지고 있으며, 이러한 것 중의 하나가 완전 해쉬 테이블이다. 그러나 단계 2에서의 완전 해쉬 테이블을 사용할 경우, 이를 단순히 기존 DHP 알고리즘에 적용하여 버켓 크기(|H$_2$|)만을 재 설정하는 것 보다, DHP 알고리즘 자체를 조금 변경했을 때 약 20% 이상의 추가 성능 이득을 얻을 수 있음이 밝혀졌다. 이 논문에서는 단계 2에서의 완전 해쉬 테이블의 타당성을 조명해 본 후, 그 특성을 충분히 활용하도록 DHP를 개선한 PHP 알고리즘을 제안하며 그 결과를 실험적 환경에서 검증한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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